JPH09153603A

JPH09153603A - Ｓｏｉ基板およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09153603A
Application number: JP8176646A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Hamashima; 智宏濱嶋; Kenichi Arai; 謙一新井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: JP2870492B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、フォトリソグラフィの際にＳＯＩ
基板とフォトマスクの目合わせを行うときに、赤外線透
過光を用いなくても、可視光による目合わせ装置の利用
できる高精度な目合わせ方法と、それを実現するＳＯＩ
基板構造およびその製造方法を提供することを目的とす
る。【解決手段】第１のシリコン基板と第２のシリコン基
板を接合した後に、第２のシリコン基板の接合していな
い主表面を研削、研磨加工して形成されるＳＯＩ基板に
おいて、前記シリコン基板の一方は、表面に露出した目
合わせ用パターンを有していることを特徴とするＳＯＩ
基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体多層構造基
板に関し、特に貼り合わせＳＯＩ基板における基板構造
およびその製造方法、およびその目合わせ方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】基板の貼り合わせによる、ＳＯＩ（Ｓｉ
ｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）に代表される
多層構造基板の応用分野は、近年その接合性の向上とと
もに拡大の一途をたどっている。特に埋め込み層として
シリコン酸化膜などの絶縁層を有するＳＯＩ基板は、パ
ワーＩＣなどの高耐圧を要求される分野において誘電体
分離基板として実用化されている。このパワー素子の分
野では、高集積化、高耐圧化の要求に対して、基板面内
に部分的にＳＯＩ構造を形成することにより、高耐圧の
縦形パワーＭＯＳＦＥＴ素子領域と低耐圧の制御回路素
子領域とを単一チップに組み込むことを可能とする、複
合構造素子用基板が提案されている。これは、例えば特
開平４−２９３５３号公報により公知となっている。図
１６は、前記公報に記載された実施例をもとにして製造
された、貼り合わせＳＯＩ基板の断面構造模式図であ
る。以下に、図１７を用いてこの基板の製造方法を説明
する。

【０００３】はじめに、図１７（ａ）に示すように、Ｎ
^- （１００）の第２の単結晶シリコン基板２００の表面
の所定の部分をＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥ
ｔｃｈｉｎｇ）法等で約１μｍの深さの段差を形成し、
熱酸化法等によりシリコン酸化膜３０を形成する。次に
凸部に形成されたシリコン酸化膜を機械的な研磨により
除去して、単結晶シリコンとシリコン酸化膜の混在した
平坦な表面を得る（図１７（ｂ））。次に前記単結晶シ
リコン基板２００の平坦化された表面と、Ｎ⁺（１０
０）の第１の単結晶シリコン基板１００とを対向させて
貼り合わせ、熱処理を行って接合する（図１７
（ｃ））。最後に、単結晶シリコン基板２００の接合さ
れない側の主表面を研削、研磨加工によって所定の厚さ
まで薄膜化する（図１７（ｄ））。このようにして、部
分的に形成されたシリコン酸化膜３０上には、薄膜化さ
れた単結晶シリコン層（以降、ＳＯＩ層という）が形成
される。

【０００４】ＳＯＩ層は後の工程で制御回路素子領域２
０となる。制御回路素子領域２０は、シリコン酸化膜３
０と、後に形成されるＶ字形の溝４０の内側に形成され
た酸化物５０とによって縦形パワーＭＯＳＦＥＴ素子の
形成される領域２１と誘電体分離される。

【０００５】ところで、埋め込み酸化膜は上部のＳＯＩ
層に形成する制御回路素子のパターンに依存した任意の
形状でパターニングされている。そこで、ＳＯＩ層表面
の素子形成加工の初期段階に、フォトリソグラフィ用マ
スクパターンと埋め込み酸化膜パターンとの目合わせが
必要となる。ところが埋め込み酸化膜パターンは、上部
に接合されたＳＯＩ層によって覆われているので、可視
光で観察することができない。

【０００６】貼り合わせによるシリコン基板において、
可視光で観察不可能な埋設構造を観察する手段として、
赤外線による透過像を利用する方法がある。これは、例
えば特開平２−３１２２２０号公報にこの方法を利用し
た目合わせ装置が開示されている。この装置は、２枚あ
るいはそれ以上のデバイス層の形成された、複数の基板
どうしの目合せを行うものである。

【０００７】図１６を用いて、この目合わせ装置の原理
を利用した埋め込み酸化膜をパターンとマスクパターン
との目合わせ方法を説明する。図１６は、貼り合わせＳ
ＯＩ基板の最初の目合わせ・露光工程を示している。第
１のシリコン基板１には酸化膜パターン１が形成され、
素子の絶縁分離用の酸化膜１ｂと目合わせ用の酸化膜１
ａからなる。ＳＯＩ層２００ａがその上に接合され、貼
り合わせ基板を構成している。ＳＯＩ層の表面にはフォ
トレジスト５が塗布されてる。貼り合わせ基板の上方に
マスクパターン１１の描かれた石英基板６があり、石英
基板あるいは貼り合わせＳＯＩ基板はともに移動できる
ようになっている（ウェーハチャックなどの装置は図示
されていない）。

【０００８】このようにして、目合わせ用マスクパター
ン１１ａと上記目合わせ用酸化膜パターン１ａとを、基
板下方の赤外線光源（図示なし）から照射した赤外線２
の透過像で目合わせする。赤外線透過像は２台以上の赤
外顕微鏡（図示なし）で観察する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】目合わせパターンが内
部に埋め込まれたＳＯＩ基板では、従来広く利用されて
きた可視光による目合わせ・露光装置が利用できず、赤
外線光源や赤外線顕微鏡、赤外線の透過可能なウェーハ
チャックなどを新たに用意する必要がある。また、赤外
線光源の制限により基板全面を照射できず視野が限られ
ていることや、透過像のためコントラストが弱く、微細
な目合わせパターン形状を捉えにくいので目合わせが難
しい。そのため目合わせ精度が悪い（位置合わせ精度約
±１μｍ）という欠点がある。そのため、目合わせ時の
目ずれによる素子特性不良の発生が避けられなかった。

【００１０】本発明の目的は、従来の上記欠点を解消す
るために、可視光による目合わせ装置の利用できる高精
度な目合わせ方法と、それを実現するＳＯＩ基板構造お
よびその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１のシリコ
ン基板と第２のシリコン基板を接合した後に、第２のシ
リコン基板の接合していない主表面を研削、研磨加工し
て形成されるＳＯＩ基板において、前記シリコン基板の
一方は、表面に露出した目合わせ用パターンを有してい
ることを特徴とするＳＯＩ基板に関する。

【００１２】また本発明は、ＳＯＩ基板上に露出してい
る目合わせ用パターンとフォトリソグラフィ用マスク上
の目合わせ用パターンにより位置合わせを行い、フォト
リソグラフィによって第２のシリコン基板の表面をパタ
ーニングする工程を含む半導体装置の製造方法に関す
る。

【００１３】本発明のＳＯＩ基板は、表面に可視光によ
り認識できる目合わせパターンが露出しているので、フ
ォトリソグラフィ工程時にマスク上の目合わせパターン
との目合わせが、通常用いられる目合わせ露光装置を用
いて容易にできる。従って、ＳＯＩ基板上に、種々のデ
バイスを高精度で歩留まり良く形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、シリコン基板の一方
が、デバイスパターンと目合わせ用パターンを同一主表
面上に有していると、工程が簡略化されるので好まし
い。

【００１５】また、このデバイスパターンは、一般的な
ＳＯＩ基板を形成するときは、誘電体分離するための酸
化膜パターンであるが、必要に応じて溝や不純物拡散が
なされた下部デバイスパターンであっても良い。

【００１６】前記目合わせ用パターンは、フォトリソグ
ラフィ工程時にマスクパターンと目合わせするときに認
識できるように形成されていれば制限はないが、半導体
製造において常用される手段でパターンできるものが好
ましく、例えば絶縁膜、溝または不純物拡散層のパター
ンを挙げることができる。

【００１７】この目合わせ用パターンは、前記第１また
は第２のシリコン基板のどの部分に形成されていてもよ
いが、通常は基板中央部は素子形成のために使用される
ので基板周辺部に設けるのが特に好ましい。

【００１８】本発明において、前記目合わせ用パターン
が、前記第１のシリコン基板の貼り合わせ側の主表面に
形成されている場合には、前記第２のシリコン基板は、
前記第１のシリコン基板上の目合わせ用パターンとは重
なり合う部分がない。

【００１９】具体的には、例えば、第２のシリコン基板
を予め加工して例えばオリエンテーションフラットまた
は切り欠き等の基板除去部を設け、基板除去部と目合わ
せパターンとを合わせるようにして貼り合わせると、目
合わせパターンは第２のシリコン基板に覆われないの
で、表面に露出させることができる。

【００２０】また、目合わせパターンが基板の周辺部に
設けられているときは、目合わせパターン位置より径の
小さい第２の基板を用いてもよい。

【００２１】さらに、第１のシリコン基板上に形成され
た目合わせターンを覆うように第２のシリコン基板と接
合した後に、目合わせターン位置の第２のシリコン基板
を研削、研磨して取り除くことでも、目合わせターンを
露出させることができる。

【００２２】また本発明では、前記目合わせパターン
を、第２のシリコン基板上に形成しても良い。この場
合、第１のシリコン基板と接合した後に目合わせパター
ン位置の第２のシリコン基板を、接合していない主表面
から研削、研磨加工し、目合わせパターンを露出させ
る。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。

【００２４】［実施例１］図１は本発明の一実施例によ
るＳＯＩ基板およびその目合わせ方法を説明するための
断面構造模式図である。また、図２はこのＳＯＩ基板の
平面図である。第１のシリコン基板１００の一方の主表
面上には酸化膜パターン１が部分的に複数個形成されて
いる。そのうち酸化膜パターン１ｂは、接合された第２
のシリコン基板２００（図１では、すでに研削、研磨に
より薄膜化され、ＳＯＩ層２００ａとなっている）の下
層に埋め込まれている。この酸化膜パターン１ｂは上部
のＳＯＩ層に形成される素子の分離絶縁膜として機能
し、その形状は任意である。一方、第１のシリコン基板
１００において酸化膜パターン１ｂの形成されている表
面のうち、第２のシリコン基板２００の接合されていな
い部分には目合わせ用酸化膜パターン１ａが形成されて
いる。この目合わせ用酸化膜パターン１ａは、図２に示
すようにウェーハ周縁部に配置されている。なお、酸化
膜パターン１ａの大きさは、通常のフォトリソグラフィ
法で用いられる目合わせ用パターンと同程度に微細であ
るが、ここでは基板上の位置を示すために強調して描か
れている。

【００２５】フォトリソグラフィ用のフォトレジスト５
は、ＳＯＩ層２００ａの表面を含む基板全面に塗布され
ている。さらに、ＳＯＩ基板の上方には、フォトリソグ
ラフィのマスク用の石英基板６があり、その表面にはマ
スクパターン１１が形成されている。

【００２６】前記マスクパターンのうち、石英基板６の
周縁部に配置した目合わせ用マスクパターン１１ａと、
前記酸化膜パターン１ａとを用いて、可視光により目合
わせを行う。これより、石英基板６上のマスクパターン
１１ｂと酸化膜パターン１ｂを精度よく目合わせするこ
とができる。この後、ＳＯＩ層２００ａの表明に塗布し
たフォトリソグラフィ用のフォトレジスト５を、例えば
波長４００ｎｍの紫外線で露光し、マスクパターン１１
ｂをフォトレジスト５に転写する。ここまでの目合わせ
作業は通常用いられる目合わせ露光機が使用可能であ
る。次に本発明の一実施例によるＳＯＩ基板の製造方法
を図２、３、４を用いて説明する。

【００２７】図３は、図２に示したＳＯＩ基板の、貼り
合わせ前における第１、第２のシリコン基板をそれぞれ
描いたものである。図４（ａ）は、第１のシリコン基板
における目合わせ用酸化膜パターン１ａの存在する位置
の断面構造模式図である。

【００２８】はじめに５インチ径の、面方位（１００）
である、第１のシリコン基板１００と第２のシリコン基
板２００を、それぞれ用意する。

【００２９】まず、第１のシリコン基板１００上の酸化
膜パターン１ａ、１ｂの形成方法を述べる。第１のシリ
コン基板の主表面上に熱酸化法などによりシリコン酸化
膜を形成し、その一方の主表面にフォトリソグラフィ法
およびドライエッチング法を適用して、所定の部分のシ
リコン酸化膜を除去し開口部を作り、その部分の単結晶
シリコンを露出させる（図なし）。次にシリコン酸化膜
をマスクとして開口部の単結晶シリコンをドライエッチ
ング法などでエッチングし、約１μｍの深さをもつ段差
を形成する（図なし）。この深さはデバイスの特性より
決定される。次にマスクとしたシリコン酸化膜を除去し
た後、熱酸化または低温ＣＶＤ等によって前記段差を埋
め合わせる程度に一様の膜厚の酸化膜を形成する（図４
（ａ））。最後に、前記段差に埋め込まれた酸化膜を残
すように酸化膜を研削・研磨して除去し（図４
（ｂ））、図３（ａ）に示すような酸化膜パターン１を
形成する。酸化膜パターン１ｂと目合わせ用の酸化膜パ
ターン１ａは、このようにしてひとつのマスクパターン
で同時にパターニングされる。図４（ｂ）に示すよう
に、目合わせ用酸化膜パターン１ａは接合後に露出させ
るために基板周縁部に配置される。

【００３０】なお、酸化膜パターン１は本実施例で説明
した方法の他にＬＯＣＯＳ酸化膜を利用してもよい。

【００３１】第２のシリコン基板２００は、図３（ｂ）
に示すように、３箇所オリエンテーションフラット１０
を形成しておく。このうち、第１のオリエンテーション
フラット１０ａは第１のシリコン基板１００との方位を
一致させるのに用いる。第２、第３のオリエンテーショ
ンフラット１０ｂ、１０ｃは、上記目合わせ用酸化膜パ
ターン１ａを露出させるのに必要な長さ（例えば＜１１
０＞方向で長さ４０ｍｍ）で形成される。

【００３２】第２、第３のオリエンテーションフラット
１０ｂ、１０ｃを、第１のシリコン基板１００上に形成
された目合わせ用酸化膜パターン１ａに被らないよう位
置合わせし、目合わせ用酸化膜パターン１ａを露出させ
て貼り合わせる（図２参照）。これより、第１のシリコ
ン基板上の酸化膜パターン１ｂは第２のシリコン基板２
００との接合界面に埋め込まれる（図４（ｃ））。

【００３３】貼り合わされ、一体化した基板に対して、
酸化性雰囲気で１１００℃〜１２００℃、２時間の熱処
理を行い、接合を強固なものとする。

【００３４】次に３箇所のオリエンテーションフラット
１０および第２のシリコン基板２００の周縁部を研削で
除去する（図４（ｄ））。さらに第２のシリコン基板２
００の接合されていない側の主表面を研削・研磨によっ
て薄膜化し、約１０μｍのＳＯＩ層２００ａを形成す
る。ＳＯＩ層厚さは素子動作上必要な厚さを選択する。
最後に熱処理工程で形成された酸化膜３を希弗酸でエッ
チング除去し、貼り合わせＳＯＩ基板を得る（図４
（ｅ））。

【００３５】［実施例２］図５は、本発明のＳＯＩ基板
の第２の実施例を示す平面図である。目合わせ用酸化膜
パターン１ａは、第１のシリコン基板の周縁部に配置さ
れ、第２のシリコン基板２００の周縁部を研削加工およ
びエッチングして除去することにより露出させる。

【００３６】次にこの基板の製造方法について説明す
る。図６（ａ）は、第１のシリコン基板１００において
目合わせ用酸化膜パターン１ａの存在する位置の断面構
造模式図である。酸化膜パターン１の形成方法は第１の
実施例と同じである。次に第２のシリコン基板２００を
用意し、第１のシリコン基板１００の酸化膜パターン１
の形成された面と対向させて貼り合わせる（図６
（ｂ））。熱処理条件は第１の実施例と同じである。次
に、第２のシリコン基板２００のウェーハエッジから約
１ｍｍの幅の周縁部を、約５０μｍの厚さになるまで研
削し（図６（ｃ））、続いて図６（ｄ）に示すように水
酸化カリウム溶液などのアルカリ性の異方性エッチング
溶液に浸漬し、研削で露出した単結晶シリコンを除去す
る。エッチング時間や液温などは、目合わせ用酸化膜パ
ターン１ａが露出するように決定する。最後に第１の実
施例で説明したようにＳＯＩ層２００ａを形成し、酸化
膜３を除去してＳＯＩ基板を得る（図６（ｅ））。

【００３７】本実施例によれば、第１の実施例で示した
ような目合わせパターンを露出させるためのオリエンテ
ーションフラットを形成する必要がなく、従来の単結晶
シリコン基板をそのまま用いることができる。また、第
２のシリコン基板２００の周縁部が除去されるので、周
縁部に残る未接合部分や弱接合部分も同時に除去でき
る。これにより、基板周縁部の割れや欠けを防止するこ
とができるという利点がある。

【００３８】［実施例３］図７は、本発明のＳＯＩ基板
の第３の実施例を示す平面図である。目合わせ用酸化膜
パターン１ａは、第１のシリコン基板の周縁部に配置さ
れている。一方第２のシリコン基板２００の周縁部には
ノッチ（切り欠き）１２が形成され、ノッチ１２によっ
て上記目合わせ用酸化膜パターン１ａを露出させてい
る。

【００３９】次にこの基板の製造方法について説明す
る。第２のシリコン基板２００には、切り欠き開口長さ
約２ｍｍ、切り欠き深さ約２ｍｍのＶ字型ノッチ１２を
２箇所形成する。ノッチ形状はこれ以外にも図８に示す
ようなＵ字型でもよく、その他台形、矩形など任意の形
状が可能である。

【００４０】本実施例のようにノッチによって目合わせ
パターンを露出させると、上述のようなオリエンテーシ
ョンフラットの場合より加工面積が小さくて済むので、
同一径の基板からより多くの製品チップを得ることがで
きる。

【００４１】この基板と第１のシリコン基板１００の酸
化膜パターン１の形成された面と対向させ、目合わせ用
酸化膜パターン１ａがノッチ１２によって露出するよう
に位置合わせして貼り合わせる。次に、第２のシリコン
基板２００の周縁部を研削・エッチングして未接合部を
取り除く。最後にＳＯＩ層２００ａ形成し、さらに酸化
膜３を除去してＳＯＩ基板を得る。

【００４２】［実施例４］図９は、本発明のＳＯＩ基板
の第４の実施例を示す平面図である。目合わせ用酸化膜
パターン１ａは、基板周縁部に複数個露出している。目
合わせ用酸化膜パターン１ａは、このように複数配置し
てもよい。本実施例では、マスクパターンとの目合わせ
に複数個の目合わせ用酸化膜パターンを用いるので、上
述のような２つの場合に比べてより高精度の目合わせが
可能である。

【００４３】この基板の製造方法は、第１のシリコン基
板に酸化膜パターンを第１の実施例で説明した方法で形
成し、次に第１のシリコン基板より小さい半径の第２の
シリコン基板を用意し、上記目合わせ用酸化膜パターン
１ａをすべて露出するように位置合わせして貼り合わせ
る。後工程は第１の実施例と同じである。

【００４４】［実施例５］図１０は、本発明のＳＯＩ基
板の第５の実施例を示す平面図である。このように、目
合わせ用酸化膜パターン１ａを複数個、基板周縁部にノ
ッチによって露出させてもよい。本実施例は第３の実施
例で説明した製造方法によって製作可能である。

【００４５】［実施例６］第１の実施例では、複数の酸
化膜パターンを形成し、その一部に目合わせパターンを
同時に形成する方法を説明したが、基板周縁部に露出さ
せる目合わせパターンは酸化膜に限られるものではな
く、上述した目合わせ方法に支障のない形状を有するも
のであればよい。以下に、本発明の第６の実施例を図１
１を用いて説明する。

【００４６】図１１（ａ）は、本発明の第６の実施例を
示す断面図である。このように、露出させる目合わせパ
ターンはトレンチ（凹状の溝６０）でも目合わせ可能で
ある。マスクパターンとの目合わせには前記トレンチの
エッジを利用する。目合わせパターンに用いるトレンチ
の形状は任意であるが、第１の実施例において説明した
露光機を用いて視認できる程度（約１μｍ）の幅が必要
である。次に本実施例による基板の製造方法を述べる。

【００４７】第１のシリコン基板の一主表面上に、部分
的に開口された酸化膜を形成し、所定の箇所に例えばプ
ラズマによるドライエッチング法を用いて、複数の目合
わせパターンを有するトレンチを形成する。この目合わ
せパターンを露出させるようにして第２のシリコン基板
を貼り合わせる。この後の加工工程は第１の実施例で説
明したものに準ずる。

【００４８】また、上記トレンチの代わりに、例えば水
酸化カリウム溶液などのアルカリ異方性エッチング液を
用いて図１１（ｂ）に示すようなＶ字形溝４０を形成
し、所定の形状の目合わせパターンを形成してもよい。

【００４９】本実施例は、上述してきたような酸化膜を
埋め込み構造にもつ貼り合わせＳＯＩ基板の他に、目合
わせパターンと同時に形成された多数の凹状溝を、貼り
合わせ面内に有する多層構造貼り合わせ基板にも適用可
能である。

【００５０】［実施例７］本実施例は、単結晶シリコン
基板の導電型判定で用いられる弗硝酸系溶液によるエッ
チングを利用して、シリコン基板上に露出させるように
して形成した目合わせパターンを、コントラスト（明暗
差）として視認できるようにするものである。図１２
は、本発明の第７の実施例を示す断面構造模式図であ
る。この図を参照しながら本実施例による基板の製造方
法を説明する。

【００５１】Ｎ型の第１のシリコン基板の一主表面に、
部分的に開口された酸化膜を形成し、所定の箇所にＰ型
不純物を熱拡散、あるいはイオン注入を行う。これより
所定の形状のＰ型拡散層による目合わせパターンを形成
する。次にこれを露出させるようにして第２のシリコン
基板を貼り合わせる。第２のシリコン基板は、例えば第
３の実施例で説明したような切り欠きを有するものが用
いられる。接合した基板について、１１００℃、約２時
間の熱処理を行い、第２のシリコン基板を研削・研磨し
て所定の厚さになるまで薄膜化する。

【００５２】この後、ＳＯＩ層表面のデバイス形成層を
耐酸性粘着シート等でマスクした後、弗硝酸系エッチン
グ溶液（例えばステイン液、液組成フッ酸：硝酸＝１
００：０．１〜０．５）に浸漬して、第１のシリコン基
板上に露出させたＰ型拡散層による目合わせパターンを
黒変させる。このようにして、第１のシリコン基板上の
露出部に前記目合わせパターンがコントラストをつけて
視認できるようになり、マスクパターンと目合わせが可
能となる。

【００５３】本実施例は従来の熱拡散法が利用でき、第
６の実施例のような溝形成工程を必要としないので、低
コストで簡単な製造工程で目合わせパターンを形成でき
る。

【００５４】［実施例８］上述の実施例は、いずれも目
合わせパターンを含む酸化膜パターンを第１のシリコン
基板に形成している。しかし、この酸化膜パターンは第
２のシリコン基板に形成してもよい。以下に図１３を用
いて第８の実施例による基板の製造方法を説明する。な
お、目合わせパターンを含む酸化膜パターンの形成方法
は、本発明の第１の実施例と同様である。

【００５５】図１３（ａ）は基板貼り合わせ後の断面構
造を示している。このように、目合わせパターン１ａを
含む酸化膜パターン１の形成された第２のシリコン基板
２００と、第１のシリコン基板１００とを貼り合わせる
と、目合わせ用酸化膜パターンはふたつの基板の間に埋
め込まれる。そこで、第２の実施例で説明した基板周縁
部の加工方法（第２のシリコン基板の研削およびアルカ
リ異方性エッチング）を用いて目合わせ用酸化膜パター
ンが露出するまで加工する（図１３（ｂ））。本実施例
を用いると埋め込み酸化膜の下側が接合界面となるの
で、貼り合わせ時に取り込まれた金属などの汚染物が埋
め込み酸化膜上に拡散しにくく、埋め込み酸化膜上のＳ
ＯＩ層に形成するデバイスの信頼性が向上する。

【００５６】［実施例９］第８の実施例は、第２のシリ
コン基板に形成した酸化膜パターンをマスクパターンと
の目合わせに用いたが、酸化膜の代わりに第６の実施例
において説明したようなトレンチあるいはＶ字形溝を第
２のシリコン基板に形成してもよい。本実施例による基
板の製造方法は図１４に示すように、第２のシリコン基
板に、前記トレンチあるいはＶ字形溝７０を形成した
後、第１のシリコン基板を貼り合わせて、熱処理を行っ
た後、第２の実施例の基板周縁部の加工方法（すなわち
研削加工と異方性エッチング）を用いて前記トレンチあ
るいはＶ字形溝７０の底部を露出させる。このようにし
て露出させたパターンをマスクパターンとの目合わせに
用いる。

【００５７】［実施例１０］上述した本発明の実施例
は、特に埋め込み酸化膜が部分的にパターニングされた
貼り合わせＳＯＩ基板に関するものである。本発明は、
埋めこみ酸化膜を持つＳＯＩ構造に限定されるものでは
なく、これ以外の多層構造基板にも適用可能である。図
１５は本実施例による多層構造基板の断面構造模式図で
ある。第１のシリコン基板１００の一主表面上には、予
め所定の位置に形成された下部デバイスパターン２１０
があり、この面と対向させるようにして第２のシリコン
基板２００が貼り合わされている。第２のシリコン基板
２００は所定の厚さに薄膜化加工され、活性層２２０を
形成している。また、第１のシリコン基板１００の周縁
部には酸化膜、溝などによる目合わせパターン１ｂが形
成されている。後の工程で活性層２２０に形成するデバ
イスパターン（図示なし）と下部デバイスパターン２１
０を一致させるために、目合わせパターン１ｂを用い
て、これまでに説明したような方法でマスクパターンと
の目合わせを行うことができる。本実施例は、例えば多
層のデバイス構造を有する３次元ＩＣに適用できる。

【００５８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において各種の変更が可能であ
る。

【００５９】例えば、目合わせ用酸化膜パターンは、埋
め込まれる酸化膜パターンと同時に形成されるのでその
厚さは任意である（ただし素子特性に依存する）が、上
述のようなＳＯＩ基板加工工程を通して消滅せず、目合
わせ時に認識できる程度の膜厚（約１００ｎｍ以上）が
必要である。さらに本発明の実施例ではシリコン酸化膜
のパターンを形成したが、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃ Ｎ
₄ ）やドープトシリケートガラス等の材料でパターニン
グしてもよい。

【００６０】同時に、トレンチあるいはＶ字形溝は任意
の深さで形成可能であるが、上述のような基板加工工程
を通して消滅せず、目合わせ時に認識できる程度の深さ
（約５００ｎｍ以上）が必要である。また、目合わせパ
ターンの形状は通常の可視光による目合わせ方法に準ず
るので、帯、矩形、直格子、斜格子など任意のものが利
用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＳＯＩ基
板およびその目合わせ方法を用いることにより、従来か
ら用いられてきた可視光による目合わせ・露光装置がそ
のまま利用可能である。従って精度の悪い赤外線透過光
を用いる方法を使用しなくても良いので、より高精度
（位置合わせ精度約±０．２μｍ）の合わせが可能とな
る。また、本発明を応用すれば、ＳＯＩ層表面と埋め込
み層の両方にデバイスを形成するような多層構造のデバ
イスにおける縦方向の目合わせにも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の貼り合わせＳＯＩ基板および目合わせ
方法を説明するための断面図である。

【図２】第１の実施例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図３】第１の実施例のＳＯＩ基板の製造方法を説明す
るための平面図である。

【図４】第１の実施例のＳＯＩ基板の製造方法を説明す
るための工程順断面図である。

【図５】第２の実施例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図６】第２の実施例のＳＯＩ基板の製造方法を説明す
るための工程順断面図である。

【図７】第３の実施例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図８】第３の実施例のＳＯＩ基板におけるノッチ形状
を説明するための平面図である。

【図９】第４の実施例のＳＯＩ基板を示した平面図であ
る。

【図１０】第５の実施例のＳＯＩ基板を示した平面図で
ある。

【図１１】第６の実施例のＳＯＩ基板を示した断面図で
ある。

【図１２】第７の実施例のＳＯＩ基板を示した断面図で
ある。

【図１３】第８の実施例のＳＯＩ基板を示した断面図で
ある。

【図１４】第９の実施例のＳＯＩ基板を示した断面図で
ある。

【図１５】第１０の実施例の多層構造基板を示した断面
図である。

【図１６】従来技術による目合わせ方法を説明するため
の断面図である。

【図１７】従来技術による貼り合わせＳＯＩ基板の製造
方法を説明するための工程順断面図である。

【符号の説明】

１ａ目合わせ用酸化膜パターン１ｂ酸化膜パターン２赤外線３酸化膜４溝５フォトレジスト６石英基板１０オリエンテーションフラット１０ａ第１のオリエンテーションフラット１０ｂ第２のオリエンテーションフラット１０ｃ第３のオリエンテーションフラット１１ａ目合わせ用マスクパターン１１ｂマスクパターン１２ノッチ２０制御回路素子領域２１縦形パワーＭＯＳＦＥＴ領域３０シリコン酸化膜４０Ｖ字形溝５０酸化膜６０トレンチ７０Ｖ字形溝８０Ｐ型拡散層８１黒変した領域１００第１のシリコン基板２００第２のシリコン基板２００ａＳＯＩ層２１０下部デバイス層２２０活性層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のシリコン基板と第２のシリコン基
板を接合した後に、第２のシリコン基板の接合していな
い主表面を研削、研磨加工して形成されるＳＯＩ基板に
おいて、前記シリコン基板の一方は、表面に露出した目合わせ用
パターンを有していることを特徴とするＳＯＩ基板。
【請求項２】前記シリコン基板の一方は、デバイスパ
ターンと目合わせ用パターンを同一主表面上に有してい
ることを特徴とする請求項１記載のＳＯＩ基板。
【請求項３】前記デバイスパターンの少なくとも一部
が、絶縁膜で形成されていることを特徴とする請求項２
記載のＳＯＩ基板。
【請求項４】前記目合わせ用パターンが、絶縁膜、溝
または不純物拡散層のいずれかで形成されたパターンで
あることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
ＳＯＩ基板。
【請求項５】前記目合わせ用パターンが、前記第１の
シリコン基板の貼り合わせ側の主表面に形成されてお
り、前記第２のシリコン基板は、前記第１のシリコン基板上
の目合わせ用パターンとは重なり合わない形状であるこ
とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＳＯＩ
基板。
【請求項６】前記第２のシリコン基板の形状が、目合わせ用パターンと重なり合う部分に、オリエンテー
ションフラットまたは切り欠きを有する形状、貼り合わせ後に目合わせ用パターンと重なり合う部分が
除去された形状、前記目合わせ用パターンが周辺部に形成されており、前
記第２のシリコン基板の径が前記目合わせ用パターン位
置より小さい形状、のいずれかであり、前記第１のシリ
コン基板上の目合わせ用パターンが表面に露出している
ことを特徴とする請求項５記載のＳＯＩ基板。
【請求項７】前記目合わせ用パターンが、前記第２の
シリコン基板の貼り合わせ側の主表面に形成されてお
り、前記第１のシリコン基板と前記第２のシリコン基板
の接合後に、該第２のシリコン基板の接合していない主
表面を研削、研磨加工して目合わせ用パターンが裏側か
ら露出するように形成された請求項１〜４のいずれかに
記載のＳＯＩ基板。
【請求項８】前記第１のシリコン基板の貼り合わせ面
となる主表面上に目合わせ用パターンを形成する工程
と、該目合わせ用パターンと重なり合う部分に、オリエンテ
ーションフラットを有するか、切り欠きを有するか、ま
たは前記目合わせ用パターン位置より小さい径を有する
いずれかの第２のシリコン基板を重ね合わせ、前記目合
わせ用パターンが露出するように接合する工程と、を含
むことを特徴とする請求項１記載のＳＯＩ基板の製造方
法。
【請求項９】前記第１のシリコン基板の貼り合わせ面
となる主表面上に目合わせ用パターンを形成する工程
と、該目合わせ用パターンの表面を含む前記第１のシリコン
基板表面に前記第２のシリコン基板を重ね合わせて接合
する工程と、前記目合わせ用パターン位置の前記第２のシリコン基板
を除去し、前記目合わせ用パターンを露出させる工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載のＳＯＩ基板の製
造方法。
【請求項１０】前記第２のシリコン基板の貼り合わせ
面となる主表面上に目合わせ用パターンを形成する工程
と、該目合わせ用パターンの表面を含む前記第２のシリコン
基板表面に第１のシリコン基板を重ね合わせて接合する
工程と、前記目合わせ用パターン位置の第２のシリコン基板を、
接合していない主表面から研削、研磨加工して目合わせ
用パターンを裏側から露出させる工程とを含むことを特
徴とする請求項１記載のＳＯＩ基板の製造方法。
【請求項１１】前記目合わせ用パターンが、絶縁膜、
溝または不純物拡散層のいずれかであることを特徴とす
る請求項８〜１０のいずれかに記載のＳＯＩ基板の製造
方法。
【請求項１２】前記目合わせパターンと同一基板の同
一主表面上に、デバイスパターンを形成する工程をさら
に含むことを特徴とする請求項８〜１１に記載のＳＯＩ
基板の製造方法。
【請求項１３】請求項１〜７に記載のいずれかのＳＯ
Ｉ基板を用いて、該ＳＯＩ基板上に露出している目合わ
せ用パターンとフォトリソグラフィ用マスク上の目合わ
せ用パターンとにより位置合わせを行い、フォトリソグ
ラフィによって第２のシリコン基板の表面をパターニン
グする工程を含む半導体装置の製造方法。